Question

【題目】如圖是我市新農(nóng)村建設(shè)中一道靚麗的風(fēng)景﹣風(fēng)光互補路燈，“有風(fēng)無光”風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電，“有光無風(fēng)”太陽能電池板發(fā)電，二者皆備時同時發(fā)電，并日夜蓄能，某型號的該路燈額定功率為50W，太陽能電池板的面積為1m2 ， 平均輸出功率為100W，問：

（1）某“幸福村寨”安裝這種“風(fēng)光互補路燈”100盞，如每天路燈正常工作10h，一月（30天）消耗的電能是多少？這些電能相當(dāng)于完全燃燒多少千克的煤所放出的熱量？（煤的熱值為3.4×107J/kg）（結(jié)果保留一位小數(shù)）
（2）若太陽能照射到電池板的輻射功率為800J/（sm2）（1s內(nèi)輻射在1m2上的太陽能為800J），則太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為多少？
（3）從物理學(xué)的角度說出這種“風(fēng)光互補路燈”的優(yōu)點有哪些？（答兩點即可）

Answer 1

【答案】
（1）解：安裝100盞這種“風(fēng)光互補路燈”的總功率：P=100P1=100×50W=5000W=5kW，正常工作一月（30天）的總時間：t=30t1=30×10h=300h，根據(jù)公式P=W/t得，安裝100盞這種路燈一月（30天）消耗的電能：W=Pt=5kW×300h=1500kWh=5.4×109J，根據(jù)題意知，煤完全燃燒所放出的熱量Q放=W=5.4×109J，根據(jù)公式Q=mq得，需要完全燃燒的煤的質(zhì)量：m=Q放/q=5.4×109J/3.4×107J/kg≈158.8kg
（2）解：太陽能照射到電池板的輻射功率為800J/（sm2）（即：1s內(nèi)輻射在1m2上的太陽能W太=800J），根據(jù)公式P=W/t得，電池板1s內(nèi)平均輸出電能：W電=P輸出t=100W×1s=100J，則太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率：η=W電/W太=100J/800J=12.5%
（3）解：風(fēng)光互補發(fā)電機，將風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)化為電能，所以利用的是太陽能和風(fēng)能，使用這些能源的優(yōu)點是節(jié)約能源、清潔、無污染、可再生、保護(hù)環(huán)境，且易安裝等
【解析】利用電功率計算公式的推導(dǎo)公式求電能，結(jié)合燃料的熱值求消耗燃料的質(zhì)量，太陽能的優(yōu)點主要有可再生，無污染等.
【考點精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解燃料的熱值的相關(guān)知識，掌握熱值（q ）：1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量，單位是：焦耳/千克．燃料燃燒放出熱量計算：Q放 =qm；（Q放 是熱量，單位是：焦耳；q是燃燒值，單位是：焦/千克；m 是質(zhì)量，單位是：千克，以及對電功計算公式的應(yīng)用的理解，了解利用W=UIt計算電功時注意：①式中的W.U.I和t是在同一段電路； ②計算時單位要統(tǒng)一；③已知任意的三個量都可以求出第四個量．計算電功還可用以下公式：W=I2Rt ；W=Pt；W=U2 /R*t．